Формула расчета мощности по сопротивлению: Как рассчитать мощность нагревателя — Дальтэн производство и продажа электронагревательных элементов

сопротивления через силу тока и напряжение

Содержание

• 1 Электрический ток
• 2 Электрическое напряжение
• 3 Сопротивление
• 4 Мощность
• 5 Взаимосвязь параметров электрической цепи
• 6 Единицы измерения в формуле
• 7 Как работает закон в реальной жизни
• 8 Пример с обычной водой
• 9 По какой формуле определяется напряжение
• 10 Различные используемые величины
• 11 Как найти напряжение
• 12 Гидравлическая аналогия
• 13 Измерительные приборы
• 14 Типичные напряжения
• 15 Потенциал Гальвани
• 16 Видео

Электротехника как область науки, занимающаяся использованием электроэнергии, в том числе ее получением, распределением и учетом, оперирует значениями тока, напряжения, мощности и сопротивления. Это основные величины. Кроме этого, имеется множество других характеристик и понятий, но в рамках данной статьи будут рассматриваться именно эти основополагающие понятия.

Многообразие устройств электротехники

Электрический ток

Согласно определению, ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц в среде. Такими частицами могут быть свободные электроны или ионы, частицы вещества, в которых число протонов в ядре не равно количеству электронов, то есть имеющие определенный заряд, положительный или отрицательный. Электроток может быть постоянный или переменный.

Электрическое напряжение

кВт в ЛС — как правильно перевести

Электрическое напряжение – это разность потенциалов на противоположных участках цепи. Точное определение понятия подразумевает работу по переносу электрического заряда между участками цепи.

Сопротивление

Асинхронный генератор

Любой проводник в цепи препятствует прохождению через себя тока. Данная характеристика определяет такую физическую величину, как сопротивление. Исходя из величины сопротивления, все вещества относят к проводникам или изоляторам. Точная граница весьма расплывчата, поэтому при некоторых условиях некоторые вещества можно отнести как к изоляторам, так и к проводникам.

Участок электросхемы может иметь элемент с определенным значением величины, который именуется резистор.

Резисторы различных типов

Мощность

Как выбрать перфоратор

Скорость преобразования, передачи и потребления электрической энергии определяется мощностью.

Взаимосвязь параметров электрической цепи

Все параметры любой электрической цепи строго взаимосвязаны, поэтому в любой момент времени можно точно определить величину любого из них, зная остальные.

К сведению. Основополагающий закон, по которому производится большинство расчетов, – закон Ома, согласно которому сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению и прямо пропорциональна приложенной разности потенциалов.

Закон Ома и его основатель

Формула напряжения тока закона Ома выглядит следующим образом:

I=U/R.

Так, цепь с большим напряжением пропускает больший ток, а при одинаковом напряжении ампераж будет больше там, где меньше сопротивление.

Принятые обозначения в формуле расчета напряжения и тока понятны во всем мире:

• I – сила тока;
• U – напряжение;
• R – сопротивление.

Путем простейшего математического преобразования находится формула расчета сопротивления через силу тока и напряжение.

Кроме закона Ома, используется формула расчета мощности:

P=U∙I.

Символом P здесь обозначена мощность тока.

Любая схема может содержать участки, где имеется последовательное соединение, или есть элемент, подключенный параллельно. Расчеты при этом усложняются, но базовые формулы остаются одинаковыми.

Единицы измерения в формуле

Невозможно выполнять расчеты или измерения, не зная, какими величинами оперировать.

Общепринятые обозначения, согласно международной системе измерения СИ:

• Напряжение – Вольт. Обозначается символом В или V в англоязычной литературе;
• Сила тока – Ампер. Обозначается символом А;
• Электрическое сопротивление – Ом. Используется обозначение Ом или Ohm;
• Электрическая мощность – Ватт. Обозначается как Вт или W.

Как работает закон в реальной жизни

Используя совместно формулу расчета мощности и закон Ома, можно производить вычисления, не зная одной из величин. Самый простой пример – для лампы накаливания известны только ее мощность и напряжение. Применяя приведенные выше формулы, можно легко определить параметры нити накаливания и ток через нее.

Лампа накаливания

Сила тока формула через мощность:

I=P/U;

Сопротивление:

R=U/I.

Такой же результат можно найти из мощности, не прибегая к промежуточным расчетам:

R=U2/P.

Аналогично можно вычислить любую величину, зная только две из них. Для упрощения преобразований имеется мнемоническое отображение формул, позволяющее находить любые величины.

Правило для запоминания расчетов

Внимательно посмотрев на формулы, можно заметить, что, если уменьшить напряжение на лампе в два раза, ожидаемая мощность не снизится аналогично в два раза, а в четыре, согласно формуле:

P=U2/R.

Это довольно распространенная ошибка среди далеких от электротехники людей, которые неправильно соотносят мощность и напряжение, а также их действие на остальные параметры.

Кстати. Сила тока, найденная через сопротивление и напряжение, справедлива как для постоянного, так и для переменного тока, если в ней не используются такие элементы, как конденсатор или индуктивность.

Облегчить расчеты можно, используя онлайн калькулятор.

Пример с обычной водой

Существуют вещества, которые можно отнести одновременно к проводникам и изоляторам. Самый простой пример – обыкновенная вода. Дистиллированная вода является хорошим изолятором, но наличие в ней практически любых примесей делает ее проводником. Особенно это относится к солям различных металлов. При растворении в воде соли диссоциируются на ионы, их наличие – прямой повод для возникновения тока. Чем больше концентрация солей, тем меньшим сопротивлением будет обладать вода.

Зависимость сопротивления воды от содержания солей

Для наглядности можно взять дистиллированную воду для приготовления электролита для автомобильных аккумуляторных батарей.   Опустив щупы омметра в воду, можно увидеть, что его показания велики. Добавление всего нескольких кристаллов поваренной соли через некоторое время вызывает резкое уменьшение сопротивления, которое будет тем меньше, чем больше соли перейдет в раствор.

По какой формуле определяется напряжение

Использование той или иной формулы напряжения электрического тока для вычисления зависит от того, какие величины известны:

• Ток и сопротивление – U=I∙R;
• Ток и мощность – U=P/I;
• Мощность и сопротивление – U=√P∙R

Различные используемые величины

Кроме основных величин: вольт, ампер, ом, ватт, используют кратные, большие или меньшие. Для обозначений применяют соответствующие приставки:

• Кило – 1000;
• Мега – 1000000;
• Гига – 1000000000;
• Милли – 0.001.

Таким образом, получается:

• Киловольт (кВ) – тысяча вольт;
• Мегаватт (Мвт) – миллион ватт;
• Миллиом (мОм) – одна тысячная Ом;
• Гигаватт (ГВт) – тысяча мегаватт или миллиард ватт.

Как найти напряжение

Формула нахождения напряжения как разности потенциалов в электрическом поле:

U=ϕA-ϕB, где ϕAи ϕB – потенциалы в точках А и В, соответственно.

Также можно записать напряжение как работу по переносу единицы заряда из точки А в точку В в электрическом поле:

U=A/q, где q – величина заряда.

Работа тем больше, чем выше напряженность электрического поля Е, то есть сила, действующая на неподвижный заряд.

Потенциальную энергию заряда в электростатическом поле называют электростатический потенциал.

Гидравлическая аналогия

Чтобы легче усвоить законы электрических цепей, можно представить себе аналогию с гидравлической системой, в которой соединение насоса и трубопроводов образует замкнутую систему. Для этого нужны следующие соответствия:

• Источник питания – насос;
• Проводники – трубы;
• Электроток – движение воды.

Без особых усилий становится понятнее, что чем меньше диаметр труб, тем медленнее по ним движется вода. Чем мощнее насос, тем большее количество воды он способен перекачать. При одинаковой мощности насоса уменьшение диаметра труб приведет к снижению потока воды.

Гидравлическая аналогия

Измерительные приборы

Для измерения параметров электрических цепей служат измерительные приборы:

• Вольтметр;
• Амперметр;
• Омметр.

Наиболее часто используется класс комбинированных устройств, в которых переключателем выбирается измеряемая величина – ампервольтомметры или авометры.

Один из самых распространенных авометров

Типичные напряжения

Для стандартизации и возможности использования различного оборудования в быту и технике применяются электрические сети со стандартными значениями:

• Бытовая сеть –220В;
• Бортовая сеть автомобиля – 12 или 24В;
• Батареи и аккумуляторы – 1.5, 3 или 9В.

Потенциал Гальвани

В электрохимии используется понятие потенциала Гальвани, который означает разность потенциала между различными фазами вещества, например, между электродом и электролитом, между электродами из разнородных металлов.

Видео

XXI CENTURY Конфетка Помадка Душистая вода

266 ₽ Подробнее

Видеоняня Моторола MBP36S (цвет белый)

12900 ₽ Подробнее

Русские шали

инструменты и методы технического волшебства

Самая главная формула для любого инженера-электрика — это закон Ома, который определяет соотношение между напряжением (измеряется в вольтах), током (измеряется в амперах) и сопротивлением (измеряется в Омах) в цепи. Схема представляет собой замкнутый контур с источником электрической энергии ( например, батареей 9 В) и нагрузкой (чем-то, что расходует энергию, как светодиод). Прежде всего, важно понять физический смысл каждого термина:

• напряжение представляет собой разность электрических потенциалов между двумя точками;

• ток течет от точки с более высокой потенциальной энергией, чтобы снизить потенциальную энергию. Пользуясь аналогией, электрический ток можно предста

— 46 —

вить как поток воды, а напряжение — как высоту перепада. Вода (или ток) всегда течет из точки с большей высотой (более высокое напряжение) к точке с меньшей высотой (или более низкому напряжению). Ток, как вода в реке, всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления в цепи;

• по аналогии сопротивление является отверстием для протекания тока. Когда вода (ток) течет через узкую трубу, за одинаковое количество времени проходит меньшее количество, чем через широкую трубу. Узкая труба эквивалентна большему сопротивлению, потому что вода будет течь медленнее. Широкая труба эквивалентна малому сопротивлению, потому что вода (ток) может течь быстрее.

Закон Ома определяется следующим образом:

U = I·R, где U — напряжение в вольтах; I — ток в амперах; R — сопротивление в омах.

В электрической цепи каждый компонент обладает некоторым сопротивлением, что снижает напряжение. Закон Ома очень удобен для подбора значения резистора, подкточаемого последовательно со светодиодом. Светодиоды характеризуются определенной величиной падения напряжения и заданным значением рабочего тока. Чем больше ток через светодиод (не превышая максимально допустимого), тем ярче он светится. Для наиболее распространенных светодиодов максимальный ток равен 20 мА. Типовое значение падения напряжения для светодиода составляет около 2 в.

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 2.3, и применим закон Ома для подбора резистора R1.

Рис. 2.3. Схема включения светодиода

Предположим, что LED 1 — стандартный светодиод с прямым током 20 мА и падением напряжения 2 В. Напряжение питания 5 В должно перераспределиться между светодиодом и резистором. Поскольку доля светодиода составляет 2 В, оставшиеся 3 В должны быть приложены к резистору. Зная максимальное значение прямого тока через светодиод (20 мА), можно найти номинал резистора:

R = U/I= 3/0,02 = 150 Ом.

Таким образом, при сопротивлении резистора 150 Ом через него и светодиод протекает ток 20 мА. По мере увеличения сопротивления ток будет уменьшаться.

Резистор 220 Ом обеспечивает достаточную яркость свечения светодиода, к тому же этот номинал очень распространен.

Еще одно важное соотношение — формула для расчета мощности, которая показывает, сколько ватт рассеивается на каждом компоненте. Увеличение мощности рас

— 47 —

сеивания связано с ростом тепловыделения прибора. Для каждого компонента, как правило, задается максимально допустимая мощность. Максимальная мощность резистора в нашем примере равна 0,125 Вт. Формула для расчета мощности выглядит следующим образом:

Р = U·I, где Р — мощность, Вт; U- напряжение, В; I — сила тока, А.

Для резистора из схемы на рис. 2.3 при падении напряжения 3 В и силе тока 20 мА мощность равна

Р = 3·0,02 = 0,06 Вт.

Поскольку 60 мВт< 0,125 Вт = 125 мВт, следовательно, данный резистор не перегреется.

Номинальная мощность: формула, техника и устройство

Знаете ли вы, почему ваши мама или папа постоянно напоминают вам выключить свет, когда вы выходите из комнаты? Это может быть сокращение вашего счета за электроэнергию, но задумывались ли вы, как отдел электроэнергии определяет сумму, которую вы платите каждый месяц? Электрические приборы, которые мы используем в повседневной жизни, потребляют ток из национальной сети, когда они работают, что зависит от их номинальной мощности. Это передача энергии из сети для питания домашних устройств. Например, электрический чайник преобразует электрическую энергию в тепловую энергию, которая нагревает воду для нашего утреннего кофе или чая.

В этой статье мы обсудим, как электрическая энергия передается между приборами и от каких факторов это зависит. Мы также рассмотрим, как рассчитывается мощность, потребляемая электрическим прибором, и поработаем над несколькими примерами. Вы также сможете принимать обоснованные решения, когда будете покупать новое электрическое устройство. Так что продолжайте читать до конца, чтобы узнать — да, и не забудьте выключить свет!

Определение номинальной мощности

Номинальные мощности — это то, что мы видим на наших бытовых приборах, определяя, сколько энергии передается из сети для питания устройства. Рейтинг мощности помогает потребителям выбирать между различными приборами в зависимости от их энергопотребления. В нем также подчеркивается максимальная мощность , при которой устройство может безопасно работать, а кабель и вилка также должны выдерживать.

Зарядное устройство для мобильного телефона обычно имеет номинальную мощность в диапазоне 5–25 Вт. Это означает, что зарядное устройство потребляет максимум 25 ватт или 25 джоулей в секунду от электросети. Электрический чайник, с другой стороны, имеет номинальную мощность 3 киловатта. Это 3000 Дж в секунду, что в 120 раз превышает мощность, потребляемую зарядным устройством! Это означает, что с таким же количеством энергии вы можете вскипятить чайник за 1 минуту или зарядить телефон за 2 часа (120 минут)! Давайте теперь посмотрим, как рассчитать мощность, используя потребляемый ток и напряжение. Теперь давайте рассмотрим различные уравнения для расчета количества энергии, потребляемой приборами, с использованием потребляемого тока и напряжения.

Не вся электрическая энергия, переданная в прибор, преобразуется в полезную работу . Часть энергии почти всегда преобразуется в тепловую энергию или какую-либо другую форму отходов в электрических устройствах. Эффективность прибора говорит нам, сколько из входной энергии преобразуется в полезную работу . Подробнее о термине «эффективность» и его значении мы поговорим в следующем разделе.

Формула номинальной мощности

Электрическая мощность номинальная мощность в цепи может быть рассчитана по формуле:

P=VI

или прописью:

Power=Electricpotential×Current

Где

1 P 90 в ваттах (Вт), Vis потенциал разность в вольтах (В) между точками передачи энергии и ток в амперах (А). Следовательно, 1 ватт электроэнергии можно определить как энергию, передаваемую при протекании тока в 1 А через разность потенциалов 1 В .

Существует также другой метод расчета номинальной мощности прибора. Его также можно рассчитать, используя выполненную работу или энергию, переданную устройством за заданное количество времени.

P=W(или E)t

или прописью,

Power=workdoneTimetaken

Здесь W выполненная работа или E переданная энергия в джоулей , а это время в секундах . Единица номинальной мощности Вт . Для приборов, которые потребляют более высокие значения мощности, мы используем киловатт (103 Вт) или мегаватт (106 Вт).

Из приведенных выше уравнений видно, что мощность, потребляемая прибором, зависит от общей передаваемой энергии и времени, в течение которого прибор включен. Приведенное выше уравнение можно изменить, чтобы получить энергию, потребляемую прибором. Другой способ рассчитать скорость передачи энергии прибору — измерить, сколько кулонов потока заряда через заданную разность потенциалов. Это определяется как:

E=QV

или прописью,

переданная энергия = поток заряда × разность потенциалов

, где Q — заряд в кулонов (Кл), а V — разность потенциалов в вольт (1В) 90. Теперь посмотрим на эффективность; это поможет вам не только на экзаменах GCSE, но и при покупке любого нового электроприбора.

Номинальная мощность приборов

Это ярлык эффективности, который вы найдете на устройствах. Полосы разного цвета позволяют сравнить, какое устройство работает более эффективно. Викимедиа.

Когда вы включаете электрическое устройство, оно предназначено для преобразования электричества в какую-либо полезную работу, для выполнения которой оно предназначено. Во время этого преобразования всегда теряется часть энергии, обычно в виде тепла или шума. Эффективным устройством является то, которое сводит к минимуму эту потерю энергии. Итак, если у нас есть два устройства с одинаковым рейтингом энергопотребления, изучение их эффективности покажет вам, какая часть потребляемой мощности преобразуется в полезную работу. Эффективность можно рассчитать следующим образом.

efficiency=usefuloutputworktotalinputenergytransfer

Его также можно рассчитать как

efficiency=usefulpoweroutputtotalpowerinput

Вычисление эффективности даст вам десятичное значение, меньшее или равное единице — полезный способ представить это с помощью процента. Когда вы умножаете эффективность на 200%, мы получаем то, что называется процентной эффективностью. Теоретическое устройство с КПД 200% преобразует всю подводимую мощность в полезную мощность. Процентная эффективность 20% означает, что устройство преобразует только 20% подаваемой мощности в полезную мощность или работу.

Хорошо известным примером неэффективного устройства является лампочка накаливания. Она предназначена для производства света, но вместо этого более 95% входной энергии преобразуется в отработанное тепло!

Теперь давайте поработаем над несколькими примерами, чтобы попрактиковаться в том, что мы только что узнали.

Примеры мощности

Чайник A3000W вскипятит литр воды за 5 минут; сколько времени потребуется зарядному устройству телефона 3W, чтобы передать то же количество энергии, что и чайник?

Шаг 1: Перечислите заданные значения

Pчайник=3000Вт,tчайник=5минзарядное устройство=3Вт,tзарядное устройство=?

Шаг 2: Преобразование величин

Время=5мин=5×60секунд=300секунд

Шаг 3: Рассчитайте энергию, переданную котлу, изменив уравнение мощности.

P=E/tEkettle=Pkettle×tEkettle=3000ватт×300секунд=

0джоулей=900кДж

Шаг 4: Рассчитайте время, необходимое зарядному устройству телефона для передачи той же энергии, что и чайник.

P=Et,

изменить это уравнение для времени.

tcharger = echargerpchargertcharger = 900 × 103Joules3watts = 300 000 секунды

Наконец, преобразование времени в секунды в минуты:

300 000 Seconds60secondsminute = 5000minutes

.

Рассчитайте количество энергии, переданной, если через электрическую лампочку, подключенную к источнику питания 20 В, проходит заряд 140 C?

Шаг 1: Перечислите заданные значения

Разность потенциалов=20VCharge=140CEEnergytransferred=?

Шаг 2: Рассчитайте переданную энергию, используя правильное уравнение

Номинальная мощность резистора

Номинальная мощность резистора дает максимальную мощность, которую он может рассеивать, прежде чем он выйдет из строя и разорвет цепь.

Разные резисторы имеют разную номинальную мощность, определяющую максимальную мощность, которая может пройти через резистор без его повреждения.

Каждый резистор имеет определенную номинальную мощность. Резистор нагревается , так как препятствует протеканию через него тока . Таким образом, если резистор имеет максимальную номинальную мощность, это должно предотвратить его нагрев выше предела того, сколько тепла он может рассеять. Номинальная мощность резистора обычно измеряется в ваттах.

Номинальная мощность — основные выводы

• Номинальная мощность, которую мы видим в наших бытовых приборах, определяет, сколько электроэнергии передается из страны для питания устройства.
• Не вся энергия, переданная прибору, преобразуется в полезную работу .
• Электрическая мощность или электрическая энергия, переданная в цепи, может быть рассчитана с использованием формулы электрической мощности P=VI
• Она также может быть рассчитана с использованием выполненной работы или энергии, переданной электроприбором за заданный промежуток времени P=W(или) И
• Символ номинальной мощности представлен тем же символом, что и мощность, Вт.
• Номинальная мощность резистора показывает максимальную мощность, которую он может рассеять без отказа и разрыва цепи.

Калькулятор ватт, вольт, ампер, омов | Расчет мощности, тока, напряжения, сопротивления

Калькулятор ватт, вольт, ампер и омов:

Ватт — это единица мощности, ампер — это единица тока, вольт — это единица напряжения, а ом — это единица сопротивления, здесь просто введите любые два значения из четырех элементов, а затем нажмите «Рассчитать», вы получите немедленный результат для оставшихся двух элементов.

Как рассчитать значения тока…

Пожалуйста, включите JavaScript

Как рассчитать значения тока, напряжения и сопротивления в цепи?

Кроме того, вы можете легко изменить множитель значения, такой как килограмм, мега или микро, милли и т. д. Эта опция доступна для всех параметров.

Напряжение, ток и сопротивление являются тремя основными элементами, которые отвечают за передачу энергии в любую электрическую цепь.

В этой статье мы собираемся изучить взаимосвязь между током, напряжением, сопротивлением и мощностью.

Допустим,

R = сопротивление в Омах

I = ток в амперах

В = напряжение в вольтах

P = мощность в ваттах.

Посмотрите на приведенный ниже

Мощность, ток, напряжение Расчет сопротивления:

Расчет сопротивления по напряжению и току:

Сопротивление (R) в омах равно напряжению (V) в вольтах, деленному на ток (I) в амперах, поэтому формула будет такой:

Сопротивление = Напряжение / Ток

R = V / I

Ом = Вольт / Ампер

Расчет сопротивления по напряжению и мощности:

Сопротивление (R) в омах равно квадрату напряжения (V) в вольтах, деленному на мощность (P) в ваттах, поэтому формула будет следующей:

Сопротивление = Напряжение ² / Мощность

R = В ² / P

Сопротивление = Вольт² / Вт

Расчет сопротивления по току и мощности:

Сопротивление (R) в омах равно мощности (P) в ваттах, деленной на квадрат тока (I) в амперах. следовательно, формула будет

R = P / I ²

Сопротивление = мощность / ток ²

Ом = ватт / ампер²

Расчет тока по напряжению и сопротивлению:

Ток (I) в амперах равен напряжению (В) ) в вольтах, разделенных на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет следующей:

Ток = Напряжение / Сопротивление

I = В / R

Ампер = Вольт / Ом

Расчет тока по напряжению и мощности:

Ток (I) в амперах равен мощности (P ) в ваттах, деленное на напряжение (V) в вольтах. Следовательно, формула будет,

Ток = Мощность / Напряжение

I = P / V

Ампер = Ватт / Вольт

Расчет тока по сопротивлению и мощности:

Ток (I) в амперах равен квадратному корню из мощности (P) в Ватт, деленный на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет следующей:

Ток = √ (Мощность / сопротивление)

I = √ (P / R)

Ампер = √ (Ватт / Ом)

Расчет напряжения на основе Ампер и сопротивления:

Напряжение (В) ) в вольтах равно произведению тока (I) в амперах и сопротивления (R) в омах. Следовательно, формула будет,

Напряжение = Ток * Сопротивление

В = I * R

Вольт = Ампер * Ом

Расчет напряжения из ампер и мощности:

Напряжение (В) в вольтах равно мощности (P) в ваттах, деленной на ток (I) в амперах, поэтому формула будет следующей:

Напряжение = Мощность / Ток

В = P / I

Вольт = Ватт / Ампер

Расчет напряжения на основе сопротивления и мощности:

Напряжение (В) в Вольт равен квадратному корню из мощности (P) в ваттах, умноженной на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет,

Напряжение = √ (Мощность * сопротивление)

В = √ (P * R)

Вольт = √ (Ватт * Ом)

Расчет мощности по напряжению и току:

Мощность (P) в ваттах — это ток I в амперах, умноженное на напряжение в вольтах, поэтому формула будет следующей:

Мощность = Ток * Напряжение

P = В * I

Ватт = Вольт * Ампер

Расчет мощности по сопротивлению и току:

Мощность ( P) в ваттах — это сопротивление в омах, умноженное на квадрат тока.